月球“土”特产,宝藏何其多

【中国航天报12月21日报道】12月17日,“嫦娥五号”在月球采集约2公斤月壤返回地球。为什么国家要花大力气千里迢迢去月球带些“土”特产回来?其实表面一片荒芜的月球有很多宝藏,这些被人类带回地球的“土”特产也有不小的用途……

月壤宝藏——氦-3

当你来到月球,踏上美丽的月面,首先可以随手收集一把脚下的月壤。月壤覆盖在整个月球表面,是由岩石碎屑、矿物颗粒、玻璃、陨石碎片、粘合集块岩等组成的松散堆积物。

与地球土壤的形成过程不同,月壤是在陨石和微陨石的频繁撞击、撞击溅射物堆积、宇宙射线和太阳风的轰击,以及剧烈的温差促使月表岩石热胀冷缩破碎等机械作用下最终形成的。月壤的堆积速度极其缓慢,大约1亿年可以堆积到1.5~3米厚,比地球土壤形成要困难得多。

 月壤成分非常复杂,最令人瞩目之处在于它蕴含着丰富的氦-3。氦-3有许多有趣的特点:液氦可以产生奇特的膜移动现象,在约零下271摄氏度的低温下会出现“超流”,能沿容器壁向上流动,比热容、表面张力、压缩性都是反常的。

氦-3为地球能源问题提供了一种解决方案。它是优良的核反应原料,1公斤氦-3和0.67公斤氘发生核反应,将产生相当于一个一百万瓦发电厂19年发电量的能量,核发电效率非常高。而且氦-3在聚变过程中不产生中子,放射性小,反应过程易于控制,既环保又安全。

月球“土”特产,宝藏何其多
月球有丰富的氦-3资源
 氦-3最初是在太阳上由热核反应形成,然后借太阳风撒向四面八方,只有很少的量能到达地球和别的行星。因为大气层和磁场的阻碍,它们很难落在地球表面。月球几乎没有大气层和磁场,所以太阳风携带的微粒便能顺顺当当地落在月球上,“陷进”月面浮土里。

 月壤中海量的氦-3储量可以满足人类上千年的能源需求。同时太阳风还在源源不断送来氦-3,储量有增无减,这让寻找新能源的科学家们看到了希望。

古老月岩石,开发价值高

月球表面的各种岩石本身非常有纪念意义,因为它们有最古老的历史。目前地球上能找到最古老的岩石年龄约为38亿年,更久远的就找不到了。

根据同位素的分析结果显示,月壳高地岩石的形成年龄为42~43亿年,是目前为止发现的“最老”的岩石。它不仅揭示了月球岩类型、月球的总体成分特征及其化学演化历史等,同时还蕴含着太阳系行星、卫星早期演化历史的重要科学信息。

除了古老,月壳高地主要岩石类型有富含硅、铝、钙、钠的斜长岩,富含镁的结晶岩套和富含钾、稀土元素、磷的克利普岩,它们都各有特色且具有很大的开发价值。

 克利普岩在月球上分布广泛,它是岩浆分异或残余熔浆结晶形成的富含挥发元素的岩石,也被称为“月球上的花岗岩”。

克里普岩的主要矿物成分有长石、辉石、二氧化硅矿物和不透明矿物,不含或含极其微量的橄榄石,克里普岩中的钾元素、磷元素、稀土元素、钍元素及铀元素的含量颇丰。

 上述这些都在地球上有非常广泛的用途,稀土元素应用于国防工业、冶金、机械、石油、化工、玻璃、陶瓷、纺织、皮革、农牧养殖等领域。钍可以制作合金、催化剂、高温陶瓷材料、光电管、电子管、特殊焊条以及吸气剂等,还是制造高级透镜的常用原料;钍也是潜在的核燃料,经过中子轰击它可以转化为铀233,有重要的能源用途。

月海玄武岩,工业用途广

如果你是去月海游览,这里的“特产”就要数玄武岩了。

月球“土”特产,宝藏何其多

月球玄武岩

 从地球看月亮,会发现月亮表面有明有暗,早期的观察者以为这些地方被海水覆盖,称它们为月海。实际上,月球本身并不发光,而是反射太阳光,月海也没有水,之所以暗淡是因为里面遍布玄武岩,反射率比较低,所以看起来月海部分都是暗灰色的。

 玄武岩是地下岩浆从火山中喷出或从地表裂隙中溢出后,经冷却凝结而形成的火成岩。一般来说,玄武岩颜色较深,在岩石中可见气孔,这些气孔后来可能会被其他矿物充填。玄武岩岩浆的黏度小,易于流动,形成很大的覆盖层,常形成广大的熔岩台地,分布很广。

 月球上的玄武岩有很大开发价值。从美国6次阿波罗计划和苏联3次月球号探测器带回的月球样品分析结果表明,玄武岩中钛铁矿含量较高。后来的“克莱门汀号”和“月球勘探者”探测器也证实了这一点。

月球“土”特产,宝藏何其多

克利普岩

 钛铁矿是提炼钛和二氧化钛的主要矿物,纯钛和钛合金是新型的结构材料,在航天工业和航海工业中应用巨大;二氧化钛俗称“钛白”,是一种优良的白色涂料,在光触媒、化妆品等工业领域也应用广泛。

 这些资源不仅对人类在地球上的生产生活非常重要,而且在未来的月球基地建设中也有重要的作用。玄武岩中钛铁矿可以提供铁、钛和氧,与氢反应产生的水将是月球基地获取水资源的重要途径之一。

别致的颜料——月尘

当我们离开月面返回航天器,抖抖身上的衣服,会得到另外一种月球的“馈赠”——月尘。

 月尘与月壤、月球岩石的成分一致,主要来源于月球表面的风化碎屑物,在陨石轰击、太阳风和宇宙射线以及巨大的昼夜温差变化等作用下形成,只不过更加纤细。

 不过月尘带来的更多是麻烦。地球上的灰尘在风和水流的长期侵蚀作用下会变得平滑,月球上既没有风也没有流动水,尘埃颗粒保持着尖锐锋利的状态,所以它会对人体和航天器造成损坏。

 在阿波罗任务中,12名登月航天员因为吸入月尘,都引发了各种症状,包括眼睛和肺部感到刺痛,产生过敏反应——流泪、咳嗽,甚至呼吸困难,这被称为“月球花粉热”。

 由于月球的低重力和紫外线照射引发的静电效应,月球表面月尘能弥漫数十米高,阿波罗飞船降落月球时,随着高度降低,月面能见度越来越糟糕,在着陆前几秒,几乎什么都看不见,让航天员心惊胆战。

 扬起的月尘还会附着在航天服和航天器表面,很难清除干净。粘附的月尘堆积在一起,还会导致各种设备故障和机械卡死的问题。

 虽然带来的都是麻烦,但是月尘也有一些别出心裁的用处,比如说用来做颜料。

 阿波罗12号的航天员艾伦·宾在退役后成为一名职业画家,他把在太空和月球上的见闻,用艺术的形式优美地展现出来。

 最传奇的是,艾伦使用的颜料绝世无双,里面掺了一些月尘。至于这些月尘是从哪里来的,是从兜里带出来的,还是美国宇航局赠送的,就不得而知了。反正经营他画作的艺术画廊一直都这么说,而且这些油画深受太空迷、收藏家的推崇。

 当有一天我们登上月球,这些随身而来的小东西不妨收集起来,制作成一些工艺品或小物件,带来的就是月宫的问候。

文/杨诗瑞

编辑/唐明军
审核/杨建 杨蕾
监制/索阿娣

《月球“土”特产,宝藏何其多》上的3个想法

  1. 楼上的观点很奇怪,就是因为氦3聚变比氘氚聚变更容易,才更有价值啊

  2. 基本全是扯,除了氦-3没有其他什么是地球上难以弄到的,而氦-3目前根本没用(所谓聚变发电就是扯,现在氘氚聚变都搞不定,氦-3得再等上几白年)

    1. 先不论你关于聚变部分观点对错。原文中所有的科学功用,都建立在原位利用的前提。你义务教育阶段阅读理解可能需要加强。

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